化學工程與工藝中的自動化發(fā)展趨勢

趙波(龍佰祿豐鈦業(yè)有限公司，云南 楚雄 651200)

0 引言

化工生產(chǎn)過程，就是將原料加工成各種不同的物質(zhì)，再將其轉(zhuǎn)化為能源，從而達到資源環(huán)保高效利用的最好效果[1]?；瘜W工程和工藝已經(jīng)被研究很長一段時間了，在此基礎(chǔ)上，可以通過化學工程的理論研究和實踐，開發(fā)和生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品，有很多產(chǎn)業(yè)都與化工有關(guān)，比如：石油、生物、材料、冶煉等?；瘜W工程關(guān)系到國家的經(jīng)濟發(fā)展，而化學工藝又與其他高技術(shù)領(lǐng)域有著密切的聯(lián)系，對科學技術(shù)和社會的發(fā)展起著舉足輕重的作用。當前化工行業(yè)的發(fā)展趨勢是自動化、高效化、精細化?？傊?，化學工程所涉及的專業(yè)領(lǐng)域十分廣泛，因而必須加強對其發(fā)展的研究。

1 化學工程學科的發(fā)展特點和趨勢

化學工程是一種以研究化學為代表的學科，有很強的工業(yè)背景，應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛，食品加工業(yè)、印刷業(yè)、冶煉業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)和材料化工等產(chǎn)業(yè)都是以化工和化學工藝為基礎(chǔ)的?；瘜W工程與工藝專業(yè)的學生主要是學習化學和與化學工藝相關(guān)的知識，而要想在這個領(lǐng)域作出更大的貢獻，就需要建立一個專門的科研基地，建立符合學科特色、有利于培養(yǎng)高層次人才的創(chuàng)新體系。

化學工程與工藝技術(shù)是一門具有鮮明工業(yè)特征的專業(yè)，涵蓋了原來的各類化工相關(guān)專業(yè)[2]。目前，環(huán)境保護已成為一種普遍的生活方式和態(tài)度，在此基礎(chǔ)上，對化工過程進行深入的研究，可以達到綠色節(jié)能的目的。隨著化學工程學和化工技術(shù)的發(fā)展，人類在減少環(huán)境污染和節(jié)能的同時，也得到了很多的好處，所以很多人都想要做一些與節(jié)能相關(guān)的化工技術(shù)研究。許多大的跨國公司都會組建一個專門的團隊，進行化工生產(chǎn)的綠色和環(huán)保研究?？茖W技術(shù)是人類社會發(fā)展的基礎(chǔ)，而科學技術(shù)的發(fā)展不能以環(huán)境為代價，這就需要綠色的環(huán)境觀念貫穿于科學研究中[3]。在科學技術(shù)發(fā)展的進程中，化學工程與工藝技術(shù)必將占有舉足輕重的地位，所以應(yīng)積極轉(zhuǎn)變戰(zhàn)略，加強化學工程和工藝自動化的研究。

2 化學工程與工藝自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

化學工程與工藝是一門新興的產(chǎn)業(yè)，它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，發(fā)展前景同樣十分廣闊，對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有重要的推動作用。但隨著時代的發(fā)展，化學工程與工藝在發(fā)展過程中出現(xiàn)了許多問題，目前我國化學工程與工藝自動化技術(shù)的發(fā)展還不夠成熟，在實踐中還存在著一定的不足。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，許多行業(yè)都得到了發(fā)展，化學工程與工藝技術(shù)也得到了較好的發(fā)展機會，但是市場的競爭卻日益加劇[4]。在這樣的大環(huán)境下，企業(yè)要在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，就必須不斷提高技術(shù)，把現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、創(chuàng)新化和綠色化作為自己的發(fā)展方向，不斷提高自己的競爭力，不斷增強自己的實力，在完善自身技術(shù)的同時積極尋找更多的發(fā)展機遇。另外，隨著化學工程與工藝自動化的發(fā)展，化工行業(yè)必須積極發(fā)展自己的相關(guān)領(lǐng)域，以達到自己的發(fā)展目標，并促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在大數(shù)據(jù)時代，化學工程與工藝自動化在發(fā)展過程中也遇到了巨大的挑戰(zhàn)，目前，我國化工工業(yè)的技術(shù)水平明顯落后，資源浪費嚴重，管理觀念陳舊，這些制約著化工工業(yè)的發(fā)展。

國內(nèi)的化工技術(shù)與國際上的化工和工藝技術(shù)等相比，差距還是比較大的，而我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，其工業(yè)水平遠遠落后于世界先進水平，而且由于技術(shù)不成熟，常常會出現(xiàn)一些安全問題，就像震驚全國造成大量人員傷亡的天津爆炸事件，就是由危險的化學因素引起的，因此，在化工生產(chǎn)過程中，必須對化工生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行嚴密的監(jiān)控，防止出現(xiàn)化學事故。同時，由于我國在化工方面的高素質(zhì)創(chuàng)新人才相對匱乏，使得我國化工研究在世界范圍內(nèi)的成就較低，在滿足國內(nèi)市場需求方面也存在一定的不足[5]。為了適應(yīng)國內(nèi)的市場，需要引進一些技術(shù)，而國外的化工行業(yè)，一般都是高價出售技術(shù)。沒有自己的技術(shù)，就得向別人低頭，這就造成了很多的資金流向國外，讓國內(nèi)化工企業(yè)的利潤很難提升。同時，由于國內(nèi)化學工程與工藝自動化的管理體制還不健全，造成化工行業(yè)發(fā)展速度較慢，管理不善等問題，這些也會引發(fā)一系列的安全事故。總之，我國化學工程與工藝自動化的發(fā)展仍有很大的發(fā)展空間，要想在現(xiàn)有的環(huán)境下實現(xiàn)技術(shù)質(zhì)的飛躍，就一定要把握好發(fā)展機會并堅持下去。

3 化學工程與工藝中的自動化發(fā)展趨勢

3.1 現(xiàn)代化

科技的發(fā)展已經(jīng)為人類的現(xiàn)代化生活打下了堅實的基礎(chǔ)，現(xiàn)代的生活要素也日益豐富，清潔機器人取代了人類的手工清掃，洗碗機的出現(xiàn)讓我們的生活更加方便。在化學工程與工藝自動化發(fā)展的同時，也可以采用機器代替人工。但是目前相關(guān)的科技還處在起步階段，技術(shù)還沒有完全成熟，所以目前研制出來的機械的性能和壽命都有很大的不確定性，說不定什么時候就會有新的技術(shù)出現(xiàn)[6]。所以，要在激烈的市場競爭中保持優(yōu)勢，不被其他技術(shù)所取代，就必須順應(yīng)時代潮流，加速化工技術(shù)的現(xiàn)代化進程，提升化工技術(shù)的核心競爭力，從而促進化學工程與工藝自動化的發(fā)展。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

隨著時代的進步，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也出現(xiàn)了新的機遇。在“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的推動下，利用其自身的優(yōu)勢，可以在國內(nèi)的各行業(yè)中實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。部分高校就以各種競賽的形式回應(yīng)了國家的號召。網(wǎng)絡(luò)時代的到來，使人們的工作、生活方式發(fā)生了翻天覆地的變化，人們在信息時代得到了極大的便利[7]。隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展，和與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，化學工程與工藝自動化進入一個新的發(fā)展階段。

在化學工程與工藝中使用DSC技術(shù)是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，通過智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對化工過程的分散管理。同時，本系統(tǒng)具有很好的靈活性和科學性，能實現(xiàn)多重功能共同操作的目的。DSC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對化工生產(chǎn)過程的實時記錄和監(jiān)測，實現(xiàn)對化工生產(chǎn)信息的快速傳輸和共享，還可以對生產(chǎn)過程中對各種關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行校準和設(shè)置，如溫度和壓強等，從而提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，實現(xiàn)自動化和智能化。除此之外，該系統(tǒng)還具有報警功能，當化工生產(chǎn)發(fā)生比較危險的事故時，系統(tǒng)可以使用報警功能對企業(yè)進行即時預(yù)警，并會對事故情況進行自動化的緊急處理，加快事故的處理時間和效率，降低事故擴大的可能性，削弱事故造成的不良影響。通過對化工產(chǎn)品的市場狀況進行監(jiān)測，該系統(tǒng)也能夠?qū)ぎa(chǎn)品的生產(chǎn)狀況進行分析，并能對故障進行快速處理。

3.3 創(chuàng)新化

化工技術(shù)是我國的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，肩負著推動國家發(fā)展和保障人民幸福生活的使命[8]。我國的化學工程與工藝技術(shù)還處在起步階段，技術(shù)上還沒有完全成熟，因此，這一技術(shù)大多是在中小型企業(yè)中使用，技術(shù)應(yīng)用水平相對較低，與國外的技術(shù)水平還有很大的差距。當今世界大部分的產(chǎn)業(yè)都提倡綠色發(fā)展，節(jié)能技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，這對化工企業(yè)的環(huán)境保護工作提出了新的要求。盡管目前的化學工程與工藝技術(shù)在實際應(yīng)用中已有一定的成績，但是與其發(fā)展目標仍有很大差距。如何將新技術(shù)、新工藝等引入到化學工程與工藝的自動化發(fā)展中，已成為當前化工行業(yè)研究的熱點。科技創(chuàng)新是一項長期的工作，不是一朝一夕就能完成的，所以我們要克服目前的能源緊缺問題，積極尋求發(fā)展化學工程與工藝自動化的途徑，既要重視節(jié)能，又要重視環(huán)保。

化學工程與工藝的分離工程是指將材料從無序狀態(tài)向有序狀態(tài)進行轉(zhuǎn)化，重力、壓力和溫度等因素都會對其產(chǎn)生一定的影響，可能導致大量的資源浪費，這也是化學工程與工藝研究關(guān)注的重點問題。根據(jù)當前的技術(shù)發(fā)展情況，在分離工程中，最常用的方法是蒸餾技術(shù)，這是由于蒸餾技術(shù)的研究相對成熟，有很好的科學基礎(chǔ)，但具體工藝還有待于進一步完善[9]。目前，蒸餾工藝中使用的蒸餾設(shè)備存在較多不足，因此必須逐步引入新的材料，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。此外，為提高蒸餾吸收效率，可以充分利用新型吸收劑，從而有效縮短蒸餾分離的時間。膜分離技術(shù)在分離領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用，它因其高效、節(jié)能等優(yōu)點而逐漸得到各國學者的關(guān)注，其核心是吸附和分離，在污水的治理中起到了很好的作用。因此，在研究膜分離法時，要著重于新型吸附劑的研發(fā)，這樣才能更好地防治在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染。

綠色化學工程與技術(shù)的研究和使用可以使有害原料的使用情況得到改善，從根本上控制化工生產(chǎn)導致的環(huán)境污染。在化工生產(chǎn)的過程中，使用綠色化工技術(shù)可以從生產(chǎn)的源頭上對污染進行控制，選用高質(zhì)量的生產(chǎn)材料，還可以實現(xiàn)對生產(chǎn)廢物的回收再利用。另外，通過及時對技術(shù)附加值進行開發(fā)，也可以打開行業(yè)的未來發(fā)展前景，極大提升生產(chǎn)效率。例如，最近這幾年超臨界水氧化逐漸被業(yè)界關(guān)注，這種技術(shù)在環(huán)境的治理與保護工作中都有比較優(yōu)秀的表現(xiàn)，但現(xiàn)今的化學工程與工藝在該方面的研究較少，仍處于初級階段，因此我們可以基于環(huán)境保護這個目標對該技術(shù)進行針對性研究。

3.4 綠色化

近幾年，隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。為使生態(tài)環(huán)境得到有效的改善與優(yōu)化，各國紛紛出臺相關(guān)的政策和規(guī)章并制定科學、合理的法律法規(guī)，加強對化工產(chǎn)品的監(jiān)管，制定針對化工生產(chǎn)的污染處理制度。對此，我們可以對化工企業(yè)的環(huán)保問題成立專項監(jiān)察小組，對其進行監(jiān)督、檢查，及時處理生產(chǎn)問題，并針對可能發(fā)生的問題和事故進行應(yīng)急處理方案和預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計，以減少環(huán)境污染事故的發(fā)生，保護生態(tài)環(huán)境和人民財產(chǎn)安全，從而達到綠色化工生產(chǎn)的發(fā)展目標[11]。

此外，由于化工行業(yè)的特殊性，在生產(chǎn)的過程中一旦發(fā)生故障或問題將會導致很大的影響，因此，做好化學工程與工藝在生產(chǎn)過程中的故障檢測和診斷工作，才能保障生產(chǎn)質(zhì)量和安全性，更好地發(fā)展相應(yīng)的技術(shù)以實現(xiàn)價值。采用自動化技術(shù)進行控制，可以提高設(shè)備的故障診斷精度和實時性，同時也可以提高生產(chǎn)安全性。同時在化工領(lǐng)域，儀器的控制也不容忽視，以自動化為基礎(chǔ)，對儀器進行計算機技術(shù)的處理，合理地規(guī)劃電路和通信技術(shù)，可以提高儀器的檢測速度和工作效率。在化學工程與工藝生產(chǎn)的過程中，我們可以采用自動化技術(shù)設(shè)計出應(yīng)急停機系統(tǒng)，從而對各種設(shè)備的實際情況和運行參數(shù)進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即停機，以保證化工生產(chǎn)的安全和員工的生命財產(chǎn)安全。

4 結(jié)語

綜上所述，在發(fā)展化工產(chǎn)業(yè)的過程中，必須主動融入自動化技術(shù)，以提高工作效率和工作質(zhì)量。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，化學工程與工藝自動化的發(fā)展在方便人類生活的同時，也促進了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，面臨資源和能源匱乏的問題，要想實現(xiàn)社會經(jīng)濟的發(fā)展，就必須要節(jié)約資源、保護環(huán)境，這就需要化學工程與工藝的結(jié)合，實現(xiàn)自動化發(fā)展，達到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。以最小化環(huán)境污染為目標，節(jié)約資源，大力研發(fā)新能源，堅持走科學與環(huán)境友好的發(fā)展道路，應(yīng)該成為行業(yè)的發(fā)展共識和目標。